Atomkraft Jein, danke! - Ein Thema, das stark polarisiert

Atomkraftwerke oder auch “Kernkraftwerke” werden genutzt, um elektrische Energie durch Kernenergie zu erzeugen.

Bei der Kernspaltung wird radioaktive Strahlung freigesetzt, die sich bei falscher Handhabung lebensgefährlich auswirkt und deswegen im Reaktorkern von einem Schutzschild umgeben und später sicher gelagert werden muss.

Energiegewinnung durch Atomkraft

Ähnlich wie auch Kohle- oder Gaskraftwerke, erzeugt ein Kernkraftwerk Strom durch Wärmeenergie. Diese Wärme (thermische Energie) wird bei Atomkraft allerdings nicht durch Verbrennung, sondern durch die Kernspaltung im Reaktor des Kraftwerks freigesetzt. Dabei werden keine Treibhausgase und andere Schadstoffe freigesetzt, weshalb diese Vorgehensweise im Vergleich sogar als umweltschonend eingestuft werden kann.

Die entstandene Wärme wird genutzt, um Wasser zu erhitzen und mit dem heißen Wasserdampf die Turbinen anzustoßen, die den elektrischen Strom erzeugen. Über das Stromnetz wird die Energie dann zu den Verbraucher:innen geleitet.

Fotograf:in: BLS208, Copyright: BLS208, Reaktormodell - panoramio, CC BY-SA 3.0

Obwohl eine Menge Energie für den gesamten Prozess, von der Rohstoffgewinnung bis hin zur Entsorgung des Atommülls, aufgewendet werden muss, ist der Energie-Output bei Kernenergie vergleichsweise hoch zu anderen Arten der Energiegewinnung. “Atommüll” heißt das Abfallprodukt, das bei der Herstellung von Atomenergie entsteht. Jährlich können bis zu 12.000 Tonnen Abfälle anfallen, die noch viele tausend Jahre weiter gefährliche Strahlen absondern. Es bedarf einer speziellen und sicheren Lagerung des Atommülls, um Menschen, Tiere und Pflanzen vor der lebensbedrohlichen Strahlung zu schützen.

Aufbau eines Reaktors

Die meisten von uns werden bei einer Autofahrt schon einmal die riesigen Kühltürme von Atomkraftwerken gesehen haben. Abgesehen davon, wissen die meisten nicht viel über die Vorgänge im Innern eines solchen Kraftwerks, geschweige denn, dass wir mal eines betreten hätten. Natürlich zurecht - die kontrollierte Kernspaltung ist ein komplexer Vorgang und der Bereich deshalb nur für Fachpersonal zugänglich.

Um eine Stellung zur Atomkraft beziehen zu können, schadet es aber nicht, sich trotzdem ein wenig mit der Funktionsweise eines solchen Kraftwerks auseinander zu setzen und zu verstehen, auf welche Weise unsere elektrische Energie dort erzeugt wird.

Der Teil, in dem die Kernspaltung stattfindet, wird auch als der “nukleare” Teil des Kraftwerks bezeichnet. Im anderen, dem “konventionellen” Teil, befinden sich die Turbine, der Generator und der Kühlkreislauf mit einem Kondensator - hier wird die Wärme zu elektrischem Strom umgewandelt.

Je nach Aufbau wird in zwei Sorten von Kraftwerken unterschieden:

1. Ein Kernkraftwerk mit Siedewasserreaktor erhitzt das Wasser im Reaktordruckbehälter und leitet den entstandenen Wasserdampf direkt weiter zur Turbine. Das Wasser kommt dann über einen Kondensator zurück in den Reaktor. Der zu den Turbinen geleitete Dampf enthält kleine Reste kurzlebigen radioaktiven Gases - die Radioaktivität klingt wenige Minuten nach Abstellen des Reaktors wieder ab.
2. Ein Kernkraftwerk mit Druckwasserreaktor hingegen besitzt einen etwas komplexeren Aufbau. Grund dafür ist, dass radioaktiv kontaminiertes Wasser nur innerhalb des gesicherten Bereichs im Reaktor genutzt werden soll. Deshalb erfolgen die Erzeugung von Dampf (Primärkreislauf) und der Weitertransport zur Turbine (Sekundärkreislauf) in zwei separaten Prozessen. Das Wasser wird im nuklearen Teil des Kraftwerks zunächst stark erhitzt, ohne dass es jedoch zu sieden beginnt. Dann wird es zu einem weiteren Kreislauf transportiert, in dem es schließlich zur Dampferzeugung und damit zum Antrieb der Turbinen kommt.

Fotograf:in: San Jose, Copyright: San Jose, Niabot (SVG version), Kernkraftwerk mit Druckwasserreaktor, CC BY 3.0

Atomausstieg

Der Verzicht auf die Nutzung von Atomenergie wird in Deutschland “Atomausstieg” genannt. Der Ausstieg ist insbesondere der nach wie vor ungeklärten Frage nach der Endlagerung des hoch radioaktiven Mülls geschuldet. Auch die weitreichenden Folgen eines Reaktorunglücks sind seit der Nuklearkatastrophe von Tschernobyl 1986 bekannt und gefürchtet.

Nach diesem Reaktor-Unglück wurden große Mengen an radioaktivem Material freigesetzt, deren Auswirkungen sogar noch Deutschland erreichten. Am 01. Januar 1960 trat das Atomgesetz in Kraft, das die Forschung sowie Nutzung von Kernenergie, ausschließlich zu friedlichen Zwecken, in Deutschland gestattete. Das erste deutsche Atomkraftwerk Kahl wird in Betrieb genommen.

Im März 1979 ereignet sich ein schwerer Kernschmelzunfall im Kraftwerk Three Mile Island in Harrisburg (USA).

Copyright: United States Department of Energy, Three Mile Island (color)-2; Wikimedia Commons

• Im Frühjahr 1986 ereignete sich in der Ukraine ein extrem verhängnisvoller Unfall - durch eine Kernschmelze sowie Wasserstoffexplosionen kommt es zu einer Sprengung des Reaktorgebäudes sowie des Reaktorkerns, mit der Freisetzung einer sehr großen Menge an radioaktivem Material als Folge.
• Im Jahr 2002 kam es schließlich offiziell zum Atomausstieg und einer Gesetzeszweck-Änderung des Atomgesetzes in Deutschland. Es durften keine neuen Kraftwerke mehr gebaut werden. Die Regellaufzeit bestehender Kraftwerke wird aus Sicherheitsgründen auf ca. 32 Jahre eingeschränkt.
• 2010 legte die Bundesregierung ein neues Energiekonzept vor, das zwar grundsätzlich vorsah, am Ausstieg festzuhalten, Atomenergie aber als Übergangstechnologie festlegte, bis ein zuverlässiger und ausreichender Ersatz durch erneuerbare Energien gefunden wird. In Folge dessen wurde die Beschränkung der Laufzeit für Kernkraftwerke wieder aufgehoben und um mindestens ein Jahrzehnt verlängert.
• Am 11. März 2011 ereignete sich der atomare Supergau im Kraftwerk von Fukushima. Durch enorme Eruptionen während eines Erdbebens und einen darauffolgenden Tsunami wurden die Gebäude beschädigt und es kam zu einer Kernschmelze in drei Reaktorblöcken.

Die deutsche Regierung handelt schnell in Folge der Nuklearkatastrophe und veröffentlicht am 15. März unter Merkel das “Atom-Moratorium”, in dem eine umfassende Sicherheitsüberprüfung aller Kraftwerke angeordnet wird. Zudem wurden einige alte Werke abgeschaltet, bzw. nicht wieder in Betrieb genommen. Der Ausstieg zum Ende 2022 wurde erneut beschlossen. Es wurde sichtbar, dass nicht nur menschliches Versagen Grund für eine solche Katastrophe sein könnte, sondern die Kraftwerke auch vor Naturgewalten nicht gefeit sind.

Im Winter 2022 sollen die letzten drei aktiven Kraftwerke, Isar 2, Emsland und Neckarwestheim 2, abgeschaltet werden.

Hier gehts zur interaktiven Karte des Bundesamts für Sicherheit und nukleare Entsorgung. Dort kann man zum Beispiel nachsehen, wo in Deutschland sich aktuell Zwischenlager für Atommüll befinden, welche Atomkraftwerke noch in Betrieb sind und wo genau die stillgelegten Kraftwerke sich befinden.

Was es bei Atomkraft zu bedenken gibt

Die Debatte um die Atomkraft dauert nun schon Jahrzehnte an und ist heute wichtiger denn je. Aktueller Anlass zur Diskussion, ob Atomenergie als "nachhaltigere" Alternative verlängert werden soll, sind zum einen die steigenden Energiepreise, zum anderen die Möglichkeit zur Einhaltung der gesetzten Klimaziele. Aus diesem Grund haben wir uns ein paar Für- und Gegenargumente dieser Form der Energiegewinnung einmal genauer für euch angesehen:

Sicherheit:

• Atomkraft stellt eine sehr risikoreiche Technologie dar, die bisher bereits Grund für weitreichende Katastrophen war. Im Fall der Beschädigung eines Kraftwerkes durch Mensch oder Natur, der falschen Wartung oder aufgrund veralteter Materialien, ist ein weiteres Unglück jederzeit möglich. Mittlerweile gibt es sehr strenge Sicherheitsvorschriften und es wird ständig an neuen, risikoärmeren Verfahren für die Gewinnung von Kernenergie und die Entsorgung des Atommülls geforscht.
• Die Suche nach einem Endlager für verbrauchte Brennelemente ist ein emotionaler Antrieb für die Debatte um Atomkraft in Deutschland. Keines der Bundesländer ist besonders scharf darauf, den Atommüll zu übernehmen und die damit verbundenen Bauarbeiten und Kosten zu tragen. Ein weiteres Hindernis stellen die Einwohner betreffender Regionen dar, die nicht in der Nähe der gelagerten radioaktiven Stoffe wohnen möchten. Sollte die Versiegelung aus irgendeinem Grund aufbrechen, würde das ein Risiko für Mensch und Umwelt darstellen, dessen Ursache vielleicht sogar lange Zeit unentdeckt bliebe.
• Ein aktives Kernkraftwerk kann zur Gefahr werden, wenn nicht alles nach Plan verläuft. Unglück kann passieren, wenn Mitarbeiter ungenau arbeiten oder keine ausreichende Wartungen durchführen, was das Risiko für einen ungesicherten Ablauf oder Reaktorunfall erhöht. Fehler sind menschlich, aber in diesem Fall können sie zu weltweiten Katastrophen führen.
• Ebenso kann ein Atomkraftwerk nicht davor geschützt werden, sogar Angriffspunkt für einen terroristischen Anschlag zu werden. Genauso wenig ist es vor Naturkatastrophen sicher.

Forschung:

Atomkraft hat schon viele Fans aufgrund der ungeklärten Frage der Endlagerung des Atommülls verloren. Der ist extrem gefährlich, weshalb sich keines der Bundesländer darum reißt, ein solches unterirdisches Lager auf seinem Grund und Boden zu errichten. Auch viele der Menschen, die über eingeschlossenen, radioaktiven Abfällen wohnen, stellen sich gegen das Vorhaben. Es wäre ein Ausweg, wenn diese Abfälle vollständig wiederaufbereitet werden könnten. Forscher:innen beschäftigen sich nun schon seit über zwei Jahrzehnten mit diesem Thema der sogenannten Transmutation.

• Bei der Transmutation wird langlebiger Atommüll durch Bestrahlung in Substanzen mit deutlich kürzerer Halbwertszeit verwandelt. In einem Teilchenbeschleuniger werden Protonen dazu gebracht, Neutronen abzuspalten, die wiederum die radioaktiven Stoffe, zum Beispiel das Plutonium und andere Isotope zur Spaltung bringen. Der Atommüll wird regelrecht zerkleinert und die Halbwertszeit der Stoffe drastisch verringert.
• Bisher klappt diese Methode mit kleinen Test-Mengen im Labor, allerdings wurde bisher nur an ein paar wenigen Orten, wie in der Schweiz und Belgien, überhaupt an der Technologie geforscht.

Es bleiben Fragen offen, wie die, ob das Prinzip auch auf den tatsächlichen Atommüll angewandt werden kann, in welche Bestandteile er zerlegt werden müsste und welche Ausmaße eine Transmutationsanlage besitzen müsste, um effektiv die Tonnen jährlich anfallender Mengen an Atommüll zerkleinern zu können. Außerdem würde der Bau einer solchen Anlage viele Millionen kosten, weshalb Europa, Asien und die USA sich bisher zurückhaltend gezeigt haben. Aktuell wird lediglich in der belgischen Atomforschanlage Myrrha mit einem Teilchenbeschleuniger geforscht. Das Projekt soll als Prototyp gelten und die Lagerungszeit für Atommüll um den Faktor 1.000 senken, sowie die Menge des Atommülls um den Faktor 100. In den kommenden Jahren sollen ein zweiter Reaktor- Prototyp und schließlich ein richtiger Reaktor für die Brennelemente mit langlebigen Atommüll gebaut werden. Die Kosten werden bisher auf 1,6 Milliarden Euro geschätzt - 2030 soll das Projekt fertiggestellt sein. Das Projekt Myrra wird neben Belgien laut Deutschlandfunk von der EU (Frankreich, Italien, Spanien) und auch Japan sowie Kasachstan unterstützt. Deutschland hat sich 2016 aus der aktiven Verfolgung und Unterstützung des Projekts zurückgezogen.

Bruno Merk ist ein deutscher Ingenieur und Mitautor der wissenschaftlichen Studie, welche eine Beteiligung Deutschlands und die Weiterverfolgung der Technologie dringend empfiehlt. 2016 lehnte die deutsche Regierung den Vorschlag ab, sie würde in der Technologie keine Lösung der Problematik um die Endlagerung sehen.

Die Zurückhaltung in der Reaktion der deutschen Politik erklärt Merk damit, dass bisher noch nicht genug über Transmutation bekannt wäre, um das Verfahren bereits als fertige Lösung zu präsentieren. Vielmehr müsste weiter geforscht und eine Methode gefunden werden, die radioaktiven Stoffe vom restlichen Abfall wie den Brennstäben zu trennen. Dazu wären weitere Anlagen nötig, in denen der Atommüll in seine Teile zerlegt werden müsste, bevor er behandelt werden kann. Es müssten moderne Reaktoren gebaut werden, um die aufwändige Wiederaufbereitung der Abfälle durchführen zu können. Dies käme in der Öffentlichkeit nicht gut an - auch wenn die Bauten letzten Endes nur dazu da wären, die Risiken des Atommülls für Mensch und Natur weitestgehend zu minimieren.

Fotograf:in: Nicolas Lardot, Copyright: Prolineserver, Nicolas Lardot, Schema radioaktiver Abfaelle, als gemeinfrei gekennzeichnet

Es kommt hinzu, dass rund 30% des Atommülls in Deutschland bereits für die Endlagerung vorbereitet und verglast wurde. Dabei wird der radioaktive Müll der ausgebrannten Brennstäbe in spezielle Edelstahlbehälter (HAW-Glaskokille) gegeben und mit Silikatglas eingeschmolzen und somit verschlossen. Solange diese Kokillen nicht undicht sind oder beschädigt werden, bleiben die radioaktiven Stoffe darin eingesperrt. Für die Transmutation können diese Abfälle allerdings nicht mehr aufbereitet werden.

Es mag zu einem gewissen Teil nachvollziehbar sein, dass die Politik lieber eine ausgefeilte Lösung präsentiert haben möchte, die weder zeit- noch kostenintensiv ist, doch diese Lösung gibt es bisher nicht. Auch die aktuell geplante Suche nach einem Endlager würde bis zum tatsächlichen Bau und schließlicher Nutzung noch Jahrzehnte dauern - eine Zeitspanne, in der auch das Prinzip der Transmutation weiter erprobt und umgesetzt werden könnte. Ein neues, umfassenderes Konzept aus Großbritannien ist seit 2018 die Idee eines stromerzeugenden Kernkraftwerks, das mit Atommüll als Brennstoff läuft.

Hinter jedem Fortschritt steht Forschung, die gefördert werden muss. Deshalb muss Deutschland identifizieren, mit welcher Methode es zukunftsfähig bleiben möchte und kann. Doch eine Lösung für Deutschland alleine dürfte nicht ausreichend sein - auch wenn wir nicht mehr auf Atomkraft setzen sollten, beziehen wir Atomenergie aus unseren Nachbarländern. Einige Atomkraftwerke stehen nah an der Deutschen Grenze, weshalb ein Unfall unser Land ebenso schlimm treffen würde - radioaktive Strahlung macht vor Grenzen nicht Halt. Frankreich bezieht beispielsweise über 60% seiner Energie aus Atomkraft - viele der Reaktoren sind bereits über 30 Jahre alt - und auch Ungarn und Polen wollen nicht auf die günstige Energiequelle verzichten.

Es ist wichtig, dass die Nachbarländer sich einige sind, denn so wird auch entschieden, ob etwa ein Weiterbau durch europäische Mittel finanziert wird oder nicht.

Umwelt:

Alle Arten von Kraftwerken wandeln Energie um und nutzen die entstandene Kraft, um Turbinen anzutreiben, die wiederum elektrischen Strom erzeugen. Im Gegensatz zu Kraftwerken, in denen fossile Energieträger verbrannt werden, findet bei Atomkraft keine chemische Reaktion statt. Deshalb entsteht an dieser Stelle auch kein schädliches CO2.

• Die Nutzung von Prozesswärme aus den Kernkraftwerken könnte Energie, die aus fossilen Rohstoffen gewonnen wird, teilweise ersetzen. Durch die Einsparung von Heizöl könnten beispielsweise jährlich viele Tonnen CO2 gespart werden. Unter anderem deshalb gilt Atomkraft für ihre Befürworter als eine erstrebenswerte, da effiziente und klimaschonende Lösung.
• Energie durch Atomkraft hat definitiv ein hohes Potenzial, ist aber auch mit Vorsicht zu genießen. Auf jeden Fall ist es keine schnelle Lösung, denn der fachgerechte Bau eines solchen Kraftwerks bis zur tatsächlichen Nutzung dauert rund zehn Jahre.
• Es gibt heute schon viele Ansätze, mit denen sofort Energie gespart werden kann, zum Beispiel in den Bereichen Elektrizität, Mobilität und Heizung. Erneuerbare Energien stellen mittlerweile, neben den Spitzenreitern Mineralöl und Gas, die drittgrößte Quelle unserer Energieversorgung dar. Anlagen für Wind- und vor allem Solarkraft sind umweltfreundlich, risikoarm, günstig und vergleichsweise schnell einsatzbereit.

Wenn wir bewusst und nachhaltig handelnd durchs Leben gehen, können wir Energie einsparen und unseren CO2 Fußabdruck stark reduzieren.